KR101497332B1 - Electric heater for an automobile with heat storage material - Google Patents
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Abstract
본 발명은 PTC 소자를 이용한 자동차용 전열히터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축열재를 구비함으로써 PTC에 공급되던 전원을 차단하는 경우에도 전열히터의 온도가 급격하게 저하되지 않도록 축열재를 구비한 차량용 전열히터에 관한 것이다.The present invention relates to an electric heater for a vehicle using a PTC device, and more particularly, to an electric heater for a vehicle using a PTC device. More particularly, the present invention relates to an electric heater for an automobile having a heat storage material To an electrothermal heater.
PTC 소자, 차량용 전열히터, 축열재, 히트 로드 조립체, 온도 PTC device, vehicle electric heater, heat storage material, heat rod assembly, temperature
Description
본 발명은 PTC 소자를 이용한 자동차용 전열히터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축열재를 구비함으로써 PTC에 공급되던 전원을 차단하는 경우에도 전열히터의 온도가 급격하게 저하되지 않도록 축열재를 구비한 차량용 전열히터에 관한 것이다.The present invention relates to an electric heater for a vehicle using a PTC device, and more particularly, to an electric heater for a vehicle using a PTC device. More particularly, the present invention relates to an electric heater for an automobile having a heat storage material To an electrothermal heater.
일반적으로 자동차용 공조장치는, 자동차의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 자동차의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함한다. 냉방시스템은 엔진의 동력을 전달받아 구동되는 압축기에 의하여 냉매를 압축하여 응축기로 보내고, 이 응축기에서 냉각팬의 강제송풍에 의하여 냉매를 응축시킨 다음, 이 냉매를 리시버 드라이어, 팽창밸브 및 증발기를 차례로 거치도록 하여 다시 압축기로 복귀시킨다. 이 과정에서 공조케이스의 입구단에 설치되는 블로어 유니트(Blower Unit)의 송풍팬에 의해 송풍되는 공기와 증발기를 거치는 냉매를 열교환시켜 송풍공기를 냉기상태로 차량 실내로 토출시킴으로써 차량 실내를 냉방한다.Background Art [0002] Generally, an air conditioning system for a car includes a cooling system for cooling the interior of a vehicle and a heating system for heating the interior of the vehicle. In the cooling system, the refrigerant is compressed by the compressor driven by the engine and sent to the condenser. In this condenser, the refrigerant is condensed by the forced blowing of the cooling fan, and then the refrigerant is passed through the receiver dryer, the expansion valve and the evaporator And return to the compressor. In this process, the air blown by the blowing fan of the blower unit installed at the inlet end of the air conditioning case is exchanged with the refrigerant passing through the evaporator, and the blowing air is discharged to the inside of the vehicle in a cool state to cool the inside of the vehicle.
한편, 난방시스템은 엔진의 냉각수를 히터코어를 거쳐 엔진으로 복귀시키는 과정에서 블로어 유니트의 송풍팬에 의해 송풍되는 공기와 히터 코어를 거치는 냉각수를 열교환시켜, 송풍공기를 온기상태로 차량 실내로 토출시킴으로써 자동차 실내를 난방한다.Meanwhile, the heating system exchanges heat between the air blown by the blowing fan of the blower unit and the cooling water passing through the heater core in the process of returning the cooling water of the engine to the engine through the heater core, and discharging the blown air into the vehicle interior Heats the car interior.
특히, 상기 난방시스템은, 엔진이 가동된 후 엔진의 주위를 흐르는 냉각수가 충분히 가열된 상태에서 자동차 실내를 난방하는 것이나, 동절기에는 엔진과 냉각수가 영하의 온도로 냉각되어 있는 상태이므로, 엔진의 열이 일정온도 이상으로 상승되기 까지는 장시간이 소요되므로 엔진 가동 후 초기 난방의 효과를 기대할 수 없다.Particularly, in the heating system, the interior of the vehicle is heated in a state in which the cooling water flowing around the engine is sufficiently heated after the engine is operated, and in the winter, the engine and the cooling water are cooled to a subzero temperature. It takes a long time to rise to a predetermined temperature or higher, so that the effect of the initial heating after the engine operation can not be expected.
이에 따라 자동차의 초기 난방을 위해, 온도 상승에 따라 저항값이 증가하는 정온도 특성을 갖는 PTC(Positive Temperature Coefficient)소자를 이용한 전열히터가 개발되어 왔다.Accordingly, an electric heater using a PTC (Positive Temperature Coefficient) element having a constant temperature characteristic in which a resistance value increases with an increase in temperature has been developed for the initial heating of an automobile.
상기 PTC소자를 이용한 전열히터는, 공조장치의 케이스내에 설치된 통상의 히터코어 근방에 배치되어 공기를 직접 가열하므로, 엔진의 초기구동시부터 정상구동시 까지 빠르게 자동차 실내의 온도를 상승시킬 수 있다.The heat transfer heater using the PTC element is disposed in the vicinity of a normal heater core provided in a case of the air conditioner and directly heats the air, so that the temperature of the automobile interior can be quickly raised from the initial drive of the engine to the normal drive.
도1은 종래기술에 의한 자동차용 전열히터의 분해 사시도이다. 도1에 도시된 바와 같이 상기 전열히터는 히트 로드 조립체(10), 음극단자(20), 방열핀 조립체(30), 일측 지지프레임(40), 타측 지지프레임(50), 상부 캡(60), 하부 캡(70)을 가진다.1 is an exploded perspective view of an electric heater according to a related art. 1, the electro-thermal heater includes a
히트 로드 조립체(10)는 관 형상의 튜브(11)를 가진다. 튜브(11)에는 PTC 소자(도면 미도시), 상기 PTC 소자(도면 미도시)에 전원을 공급하기 위한 양극단자(14)가 내삽된다.The
종래기술에 의한 자동차용 전열히터는 배터리 용량문제 및 초기 난방 성능 향상을 위하여 단계적으로 방열 용량을 조절하였다. 즉, 초기 난방시 최대 구동을 통하여 난방 성능 향상을 꾀하다가 엔진의 냉각수 온도가 높아지면 순차적으로 전열히터에 인가되는 전원을 줄여 배터리 용량 문제를 해결하였다.The heat transfer heater for automobiles according to the related art regulates the heat radiation capacity step by step in order to improve the battery capacity problem and the initial heating performance. That is, the heating performance is improved through the maximum driving during the initial heating, and when the cooling water temperature of the engine becomes high, the power supply to the electric heater is sequentially reduced to solve the battery capacity problem.
도2는 도1의 전열히터의 작동도를 나타낸다. 도2를 참조하면 종래의 자동차용 전열히터는 엔진 냉각수가 높아짐에 따라 인가되는 전원을 단계적으로 줄이는 경우 방열핀 성능 문제 등으로 난방 능력이 계단식으로 급격히 떨어지는 문제점이 있다. 특히 일정 시간 간격으로 일정 개수의 PTC 소자에 인가되던 전원의 공급을 중단한 경우 시간이 지남에 따라 온도의 하강 폭이 더욱 커지는 문제점이 있다.Fig. 2 shows an operation diagram of the electrothermal heater of Fig. Referring to FIG. 2, in the conventional electric heaters for automobiles, as the engine cooling water is increased, when the power source to be applied is stepwise reduced, there is a problem that the heating capability drops sharply in a stepwise manner due to the performance problem of the heat sink fins. In particular, when the supply of power to a certain number of PTC devices is interrupted at a predetermined time interval, there is a problem that the temperature lowering width becomes larger over time.
본 발명은 PTC 소자를 이용한 자동차용 전열히터에 있어서, PTC 소자에 공급되던 전원을 차단시키는 경우에도 온도가 급격하게 떨어지지 않고 완만하게 감소될 수 있도록 축열재를 구비한 자동차용 전열히터를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide an electric heater for an automobile equipped with a heat storage material so that the temperature can be gradually reduced without abruptly decreasing the temperature even when the power supplied to the PTC device is shut off in an automotive electric heater using the PTC device .
본 발명은 PTC 소자와 양극 단자가 내장되는 히트 로드 조립체; 상기 히트 로드 조립체와 소정거리 이격되어 설치되는 음극단자; 상기 히트 로드 조립체와 음극단자 사이에 설치되는 방열핀 조립체; 상기 방열핀 조립체와 히트 로드 조립체를 지지 고정하도록, 상기 방열핀 조립체 중 양쪽 최외측 방열핀 조립체의 일측면에 각각 대향되도록 배치되는 일측 지지 프레임 및 타측 지지프레임; 상기 히트 로드 조립체, 음극단자 및 방열핀 조립체의 양단부와 상기 일측 지지 프레임 및 타측 지지프레임의 양단부를 지지 고정하는 상부 캡 및 하부 캡; 을 포함하는 차량용 전열히터에 있어서, 상기 히트 로드 조립체에는 상기 PTC 소자로부터 발열되는 열을 저장하기 위한 제1 축열재가 충전되는 것을 특징으로 하는 축열재 구비 차량용 전열히터에 관한 것이다.The present invention relates to a heat load assembly in which a PTC element and a positive terminal are embedded; An anode terminal installed at a predetermined distance from the heat rod assembly; A heat radiating fin assembly installed between the heat rod assembly and the negative electrode terminal; One side support frame and the other side support frame arranged to face each other on one side of the outermost heat radiating fin assemblies of the heat radiating fin assembly for supporting and fixing the heat radiating fin assembly and the heat rod assembly; An upper cap and a lower cap for supporting both ends of the heat-rod assembly, the cathode terminal, and the heat-radiating fin assembly, and both end portions of the one support frame and the other support frame; Wherein the heat storage assembly is filled with a first heat storage material for storing heat generated from the PTC device.
본 발명에 있어서, 상기 히트 로드 조립체는, 튜브; 관통홀이 형성되고 상기 양극 단자의 일측면에 위치하여 상기 관통홀에 삽입된 상기 PTC 소자가 상기 양극단자와 접촉하여 전원이 공급되도록 상기 튜브에 인입 설치되는 가이드판; 을 포함하되, 상기 제1 축열재는 상기 양극단자의 타측면과 상기 튜브의 내측면 사이에 설 치되어 절연막 기능을 병행하여 수행하기도 한다.In the present invention, the heat rod assembly includes: a tube; A guide plate formed with a through hole and positioned at one side of the cathode terminal, the PTC element inserted into the through hole being inserted into the tube so that the PTC element comes in contact with the cathode terminal to supply power; The first heat storage material is installed between the other side of the cathode terminal and the inner side surface of the tube to perform the insulating film function in parallel.
본 발명에 있어서, 상기 음극단자는 상기 PTC 소자로부터 발열되는 열을 저장하기 위한 제2 축열재에 의하여 둘러싸일 수 있는데, 상기 일측 지지 프레임 및 타측 지지프레임에는 상기 PTC 소자로부터 발열되는 열을 저장하기 위한 제3 축열재가 구비될 수 있고, 상기 상부 캡 및 하부 캡에는 상기 PTC 소자로부터 발열되는 열을 저장하기 위한 제4 축열재가 구비될 수 있다.In the present invention, the negative terminal may be surrounded by a second heat storage material for storing heat generated from the PTC device, and the heat generated from the PTC device may be stored in the one support frame and the other support frame. And a fourth heat storage material for storing heat generated from the PTC device may be provided on the upper and lower caps.
본 발명은 히트 로드 조립체, 음극단자 조립체, 지지프레임 조립체, 캡 등에 축열재를 충전시킴으로써 PTC 소자에 공급되던 전원을 차단시키는 경우에도 전원공급이 중지된 PTC 소자로부터 발열된 열이 축열재에 저장되어 있어 온도가 완만하게 서서히 감소되는 장점이 있다.In the present invention, heat generated by a PTC device in which power supply is stopped is stored in a heat storage material even when power supplied to the PTC device is shut off by charging the heat storage material, the anode terminal assembly, the support frame assembly, There is an advantage that the temperature is gradually reduced gradually.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도3은 본 발명에 따른 일실시예의 분해 사시도를, 도4는 도3의 히트 로드 조립체의 분해 사시도를, 도5는 도3의 히드로드 조립체의 횡단면도를, 도6은 도3의 음극단자의 횡단면도를, 도7은 도3의 작동도를 나타낸다.Figure 3 is an exploded perspective view of one embodiment according to the present invention, Figure 4 is an exploded perspective view of the heat rod assembly of Figure 3, Figure 5 is a cross-sectional view of the heavy rod assembly of Figure 3, Figure 6 is a cross- Figure 7 shows the operation of Figure 3;
도3을 참조하면 본 발명에 따른 일실시예는 히트 로드 조립체(110), 음극단자 조립체(120), 방열핀 조립체(130), 일측 지지프레임 조립체(140), 타측 지지프레임 조립체(150), 상부 캡(160), 하부 캡(170)을 가진다.3, an embodiment according to the present invention includes a
도4 및 도5를 참조하면 히트 로드 조립체(110)는 관 형상의 튜브(111)를 가 진다.Referring to FIGS. 4 and 5, the
도4를 참조하면 튜브(111)에는 가이드판(112)이 내삽된다. 가이드판(112)에는 다수개의 관통홀(112-H)이 형성된다. 가이드판(112)의 양측단부에는 레일형태의 돌기(112-1)가 돌출 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4, a
도4 및 도5를 참조하면 가이드판(112)에 형성된 각각의 관통홀(112-H)에는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자(113)가 끼워진다.Referring to FIGS. 4 and 5, a PTC (Positive Temperature Coefficient)
도4 및 도5를 참조하면 가이드판(112)의 양측에 형성된 돌기(112-1) 사이에는 양극단자(114)가 끼워진다. 양극단자(114)의 일측면은 가이드판(112)의 관통홀(112-H)에 끼워진 PTC 소자(113)에 접촉됨으로써 PTC 소자(113)에 전원을 공급한다.Referring to FIGS. 4 and 5, a
도4 및 도5를 참조하면 튜브(111) 내부에는 제1 축열재(115)가 충전된다. 제1 축열재(115)는 PTC 소자(113)로부터 발열되는 열을 저장하여 PTC 소자(113)의 작동 정지시 차량용 전열히터의 급작스런 온도강하를 방지하기 위한 것이다. 제1 축열재(115)는 부도체이거나 부도체로 둘러싸일 수 있는데, 이 경우 양극단자(114)의 타측면과 튜브(111)의 내측면 사이에 설치되어 절연막 기능을 병행하여 수행한다. 한편, 제1 축열재(115)는 PTC 소자(113)와 튜브(111)의 다른 내측면 사이에도 충전될 수 있다. 제1 축열재(115)가 액체인 경우는 부도체로 둘러싸여 절연된다.Referring to FIGS. 4 and 5, the
도3을 참조하면 음극단자 조립체(120)는 히트 로드 조립체(110)와 소정거리 이격되어 설치된다. 도6을 참조하면 음극단자 조립체(120)는 음극단자(121) 및 PTC 소자(113)로부터 발열되는 열을 저장하기 위해 음극단자(121)를 둘러싸는 제2 축열 재(122)로 이루어진다. 제2 축열재(122)는 제1 축열재(115)와 마찬가지로 부도체이거나 부도체로 둘러싸일 수 있으며, 제2 축열재(122)가 액체인 경우 부도체로 둘러싸여 절연된다.Referring to FIG. 3, the
도3을 참조하면 방열핀 조립체(130)는 방열핀(도면부호 미부여) 및 방열핀(도면부호 미부여)을 지지하기 위한 방열핀 지지플레이트(도면부호 미부여)를 가진다.Referring to FIG. 3, the heat
도3을 참조하면 방열핀 조립체(130) 중 양쪽 최외측 방열핀 조립체(130)의 외측면에는 각각 대향하도록 일측 지지프레임 조립체(140) 및 타측 지지프레임 조립체(150)가 배치된다. 일측 지지프레임 조립체(140)는 일측 지지프레임(141) 및 일측 지지프레임(141)에 충전되는 제3 일측 축열재(142)로 이루어진다. 마찬가지로 타측 지지프레임 조립체(150)는 타측 지지프레임(151) 및 타측 지지프레임(151)에 충전되는 제3 타측 축열재(도면 미도시)로 이루어진다. 제3 일측 축열재(142) 및 제3 타측 축열재(도면 미도시)는 다른 축열재(115, 122)와 마찬가지로 PTC 소자(113)로부터 발열되는 열을 저장하기 위한 것이다.Referring to FIG. 3, one side
도3을 참조하면 상부 캡(160) 및 하부 캡(170)은 히트 로드 조립체(110), 음극단자 조립체(120), 방열핀 조립체(130)의 양단부와 일측 지지프레임 조립체(140) 및 타측 지지프레임 조립체(150)의 양단부에 각각 설치되어 이들을 고정시킨다. 도면에 도시되지는 않았으나 상부 캡(160) 및 하부 캡(170)에는 제4 상부 축열재(도면 미도시) 및 제4 하부 축열재(도면 미도시)가 충전된다. 제4 상부 축열재(도면 미도시) 및 제4 하부 축열재(도면 미도시)는 PTC 소자(113)로부터 발열되는 열을 저장하기 위한 것이다.3, the
이하, 상기한 일실시예의 작동에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the above-described embodiment will be described.
도7은 일정한 시간 간격에 따라 순차적으로 일정 개수의 PTC 소자(113)에 공급되는 전원을 차단한 경우의 온도변화를 나타낸다.FIG. 7 shows a temperature change when power supplied to a certain number of
도7을 참조하면 PTC 소자(113)에 공급되는 전원을 차단한 경우에도 제1 내지 제4 축열재에 전원이 차단된 PTC 소자(113)로부터 발열된 열이 소정시간 저장되어 자동차용 전열히터의 온도가 계단식으로 하강하지 않고 완만한 곡선형태로 하강하게 된다. 즉, 급격한 온도 하락이 방지된다.Referring to FIG. 7, even when the power supplied to the
도1은 종래기술에 의한 자동차용 전열히터의 분해 사시도.1 is an exploded perspective view of a conventional electric heat transfer heater for a vehicle.
도2는 도1의 전열히터의 작동도.2 is an operational view of the electrothermal heater of FIG.
도3은 본 발명에 따른 일실시예의 분해 사시도.3 is an exploded perspective view of an embodiment according to the present invention;
도4는 도3의 히트 로드 조립체의 분해 사시도.Figure 4 is an exploded perspective view of the heat rod assembly of Figure 3;
도5는 도3의 히드로드 조립체의 횡단면도.Figure 5 is a cross-sectional view of the heavy rod assembly of Figure 3;
도6은 도3의 음극단자의 횡단면도.6 is a cross-sectional view of the negative terminal of FIG. 3;
도7은 도3의 작동도.Figure 7 is an operational view of Figure 3;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
110:히트 로드 조립체 111:튜브110: heat load assembly 111: tube
112:가이드판 112-H:관통홀112: guide plate 112-H: through hole
112-1:돌기 113:PTC 소자112-1: projection 113: PTC element
114:양극단자 115:제1 축열재114: positive electrode terminal 115: first storage material
120:음극단자 조립체 121:음극단자120: negative electrode terminal assembly 121: negative electrode terminal
122:제2 축열재122: second storage material
130:방열핀 조립체130: heat sink fin assembly
140:일측 지지프레임 조립체 141:일측 지지프레임140: one support frame assembly 141: one support frame
142:제3 일측 축열재 142: Third side heat storage material
150:타측 지지프레임 조립체 151:타측 지지프레임150: the other support frame assembly 151: the other support frame
160:상부 캡 170:하부 캡160: upper cap 170: lower cap
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